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目的:研究GO/PMMA混合材料在机械性能与细胞学方面是否优于PMMA从而研究氧化石墨烯在骨质疏松椎体压缩骨折中的应用前景。方法:使用通用材料试验机(MTS Systems,Eden Prarie,MN,USA)测量硫酸钙、PMMA和GO/PMMA复合支架(5mm直径和2.5mm厚度)的直径抗张与抗压能力。GO/PMMA细胞学特性的研究:应用SEM(扫描电子显微镜)观察PMMA和GO/PMMA复合材料表面的hBMSCs的形态从而评估细胞的粘附与形态。通过XTT测定生长在GO/PMMA条件培养基中的hBMSc的可行性来研究GO/PMMA盘的细胞相容性。通过在GO/PMMA条件成骨培养基中培养的HBMSc中ALP活性的程度来评估细胞分化情况。在Nikon SMZ800立体显微镜(Nikon UK Ltd.,Kingston upon Thames,UK)下观察TolBlue和TRAP染色的切片。通过使用ImageJ(V.1.46r,National Institutes of Health,USA)测量与骨直接接触的植入物周长的百分比计算骨亲和指数(AI)。使用Photoshop Elements 2.0(Adobe Systems Europe Ltd.,Maidenhead,UK)对TRAP染色的切片进行分析。选择植入物和围绕骨的区域,在每个方向距离植入物1.5mm的距离,并且在该选择内,定量表示TRAP活性的红色像素。数据处理:使用SPSS 22(SPSS Inc,Chicago,IL,USA)进行统计分析。进行单向方差分析(ANOVA)事后Tukey-Kramer多范围检验,以确定两个或多个组之间是否存在显着的统计学性差异。体内实验中如果样品大小不一致,使用Gabriel方法进行成对比较。概率值<0.05被认为是有意义的。结果:对各组材料的重复实验与统计分析表示:在一定范围内GO/PMMA复合材料的强度随着GO质量分数配比的改变而改变,当GO达到1.5wt%抗张强度达到最大并且显著优于PMMA组而抗压强度达到最低但高于硫酸钙组。随机选取2个试验组的细胞学研究发现:1.所有GO/PMMA复合材料组的细胞学特性均明显优于PMMA组。2.扫描电子显微镜观察发现当GO质量配比为1.0wt%时hBMSC的形态与粘附性达到最好,低于1.0wt%或者高于1.0wt%hBMSC的形态与粘附性下降。3.XTT测定研究表明当GO质量配比为1.5wt%时细胞相容性达到最高,低于或高于1.5wt%时细胞相容性降低但还是高于PMMA组。4.GO/PMMA条件成骨培养基中培养的HBMSc中ALP活性的程度的分析表明随着GO质量配比的升高ALP活性程度逐渐增高,当GO配比达到2.5wt%时ALP活性达到最高。总体上与PMMA组相比GO/PMMA组AI值更高。植入5周后,平均AI值GO/PMMA比在PMMA组中高约180%。植入10周后,GO/PMMA组的平均AI值比PMMA组高400%。尽管如此,各组内比较几乎没有统计学差异。在植入5周后,GO/PMMA制剂之间没有观察到AI的显着差异。然而,GO/PMMA显示平均AI显著高于PMMA(P=0.01)。在植入10周后,在GO/PMMA组之间的AI值没有显着差异。此外,对于每种植入物类型,在5至10周之间未观察到AI的显着增加。结论:力学实验研究表明GO/PMMA的抗张强度明显优于PMMA并且降低了PMMA的抗压强度,表明GO的加入明显改善了PMMA的力学特性,且GO/PMMA的生物学特性也显著优于PMMA,证明了GO/PMMA在未来骨质疏松椎体压缩骨折中具有较好的应用前景。